Prof. Bernd Brügge, Ph.D Institut für Informatik
Technische Universität München Sommersemester 2004
3. Juni 2004
Letzte Änderung: 02/05/22 13:17
Einführung in die Informatik II
Ausnahmen
Überblick
Ausnahme: Ein Ereignis, das den normalen Programmfluss ändert
Ausnahmen in Java
Modellierung von Ausnahmen
Programmierung von Ausnahmen
Dokumentation von Ausnahmen
Behandlung von Vertragsbrüchen mit Ausnahmen
Ziel der Vorlesung
Sie verstehen die Konzepte der Ausnahmen und der Ausnahmebehandlung.
Sie können Ausnahmen modellieren, als Unterklassen von Java-Ausnahmen implementieren und in Javadoc
dokumentieren.
Sie verstehen, wie man Ausnahmebehandlung implementiert.
Sie sind in der Lage, den try/catch/finally-Rahmen in Java zu benutzen.
Sie verstehen, wie man Verträge des
Spezifikationsmodells mit Hilfe von Ausnahmen im
Quellprogramm formulieren kann.
Zentralübung
Dienstag 8.Juni
Hörsaal I, 14:15 - 15:00
Dienstag 15. Juni
MW 0001, 14:15-15:00
Thema: Beobachtermuster
Materialen:
http://wwwbruegge.in.tum.de/Lehrstuhl/Informatik2ZentralSoSe2004
Dort liegen in 08.06 Beobachtermuster zwei Versionen von Bumpers:
Beispiel für schlechte Programmierung: “Initial Instruments”
Beispiel für gute Programmierung: “Observer Pattern”
Laden Sie sich beide Beispiele runter.
Unsere Aufgabe in den nächsten 2 Zentralübungen ist es
das Muster und den Code zu verstehen,
Zentralübung: Beispiele für neue Sichten
Kompass, der die Richtung anzeigt
Benzinanzeige
Batterieanzeige
…..
werden Sie erfinderisch!
Fehlerbehandlung in Software-Systemen
Einer der größten Problembereiche beim Entwurf von Software-
Systemen ist der Umgang mit möglichen Fehlern. Beim Entwurf von Software müssen Sie sich immer die folgenden 2 Fragen stellen:
Was kann falsch laufen?
Was mache ich, wenn etwas falsch läuft?
Im Kontext von Verträgen:
Was ist, wenn der Vertrag falsch formuliert worden ist, oder wenn es gar keinen Vertrag gibt?
Dies kann bereits zur Entwicklungszeit oder erst zur Laufzeit erkannt werden
Was ist, wenn der Vertrag nicht eingehalten wird?
Fallunterscheidung: Kunde vs Anbieter
Was mache ich mit einem gebrochenen Vertrag?
Alternativen: Abbrechen oder Weiterlaufen
public int mittelwert(int arr[], int N) { int avg = 0;
for (int k = 0; k < N; k++) avg += arr[k];
avg = avg / N;
return avg;
} // mittelwert()
Schlechter Entwurf:
Mittelwert() ist nicht vor N=0 geschützt.
Beispiel eines Fehlers
Wenn N = 0, gibt es einen Fehler "Division-durch-0".
public class Statistik {
public int mittelwert( int arr[], int N ) { int avg = 0;
for (int k = 0; k < N; k++) avg += arr[k];
avg = avg / N;
return avg;
} // mittelwert()
public class Statistik {
public int mittelwert( int arr[], int N ) { int avg = 0;
if (N <= 0) {
System.out.println("FEHLER: Division durch 0");
System.exit(0);
}
for (int k = 0; k < N; k++) avg += arr[k];
avg = avg / N;
return avg;
} // mittelwert()
Was machen wir mit Fehlern?
Explizite Fehlerbehandlung im Programm
1. Möglichkeit: Wir bauen die Fehlerbehandlung (hier: Fehlermeldung und Abbruch der Programmausführung) explizit in das Programm ein.
95% aller existierenden Systeme arbeiten so:-(
public class Statistik {
public int mittelwert(int arr[], int n) { int avg = 0;
for (int k = 0; k < n; k++) avg += arr[k];
avg = avg / n;
return avg;
} // mittelwert() } // Statistik
public class Statistik { /**
* @Pre: n > 0 */
public int mittelwert(int arr[], int n) { int avg = 0;
for (int k = 0; k < n; k++) avg += arr[k];
avg = avg / n;
return avg;
} // mittelwert() } // Statistik
Was machen wir mit Fehlern?
Spezifikation von Fehlersituationen (mit Verträgen)
2. Möglichkeit: Wir schützen die Methode mit einem Vertrag
Ein Vertrag löst noch nicht das Problem der Fehlerbehandlung.
Was machen wir bei Vertragsbruch?
Was machen wir mit Vertragsbrüchen?
Wir verhindern sie (während der Entwicklung)
Wir beweisen, dass es keinen Vertragsbruch geben kann (Zusicherungen, Programmverifikation Mitte Juni)
Wir verbessern den Fehler im Modell (Revision des Entwurfs) oder im Quellprogramm (Testen & Debugging)
Wir leben mit ihnen (während der Laufzeit)
Wir melden den Fehler und stoppen das System
Mehr als 90% aller existierenden Programme machen das. Nicht zu empfehlen!
Wir geben die Behandlung des Vertragsbruches an eine kompetente Stelle weiter (Ausnahmen)
Info II, diese Vorlesung (Java unterstützt Ausnahmen).
Das System wird von einem fehlerhaften Zustand auf einen korrekten Zustand (zurück-)gesetzt (auch defensive Programmierung genannt)
Transaktionssysteme in Datenbanken ( Hauptstudium).
Ursachen für Vertragsbrüche
Wenn ein Vertrag gebrochen wird, kann es viele Ursachen geben:
Entwurfsfehler:
Eine Invariante, Vor- oder Nachbedingung ist falsch formuliert Vertrag revidieren
Benutzungsfehler:
Der Vertrag wird durch den Klassen-Benutzer verletzt: Die Evaluierung der Vorbedingung ergibt false.
Aufruf verbessern
Implementierungsfehler:
Der Methoden-Implementierer implementiert eine Methode, die die Nachbedingung verletzt: Die Evaluierung der Nachbedingung ergibt false.
Implementierung verbessern
Wir konzentrieren uns auf Benutzungsfehler (Verletzung der
Vorbedingung) und ihre Behandlung durch Ausnahmen.
Ausnahmen
Definition Ausnahme (exception): Ein Ereignis, das die normale Ausführungsreihenfolge in einem System unterbricht, da ein Fehler aufgetreten ist.
Definition Ausnahmebehandlung (exception handling): Zur Behandlung von Ausnahmen wird zusätzlicher Programmcode bereit-gestellt.
Wenn eine Ausnahme auftritt, wird die Programmausführung unterbrochen, um die Ausnahmebehandlung durchzuführen.
In Objekt-orientierten Sprachen (z.B. Java):
Jede Ausnahme ist Instanz einer Klasse, d.h. sie hat Methoden und Attribute, die die Unterscheidung verschiedener Fehlerursachen erlauben.
Wenn diese Unterscheidbarkeit wichtig ist, bezeichnen wir die Klasse der Ausnahme auch als Ausnahmetyp.
Ein Ausnahme-Objekt enthält Einzelheiten über die Ursache seines Entstehens, die in der Ausnahmebehandlung genutzt werden können.
Bei der Modellierung sind einzelne Ereignisse meist nicht von Interesse.
Hier steht der Begriff der Ausnahme daher eher für den Ausnahmetyp.
Taxonomie von Ausnahmen
Ein wesentlicher Teil des Entwurfs, besonders des detaillierten Entwurfs ist die Modellierung von Ausnahmen.
Ziel der Modellierung ist die Erstellung einer Taxonomie, die es ermöglicht, Ausnahmen aus der Anwendungsdomäne und der Lösungsdomäne zu behandeln.
Ausnahmen sind gut für die Modellierung von potentiellen Problemen, z.B.
bei der Eingabe von Werten in interaktiven Systemen.
Die Programmiersprache Java stellt eine (erweiterbare) Taxonomie für Ausnahmen in Form einer Klassenhierarchie bereit.
Mithilfe von Spezialisierung können wir die modellierten Ausnahmen aus der Anwendungsdomäne und Lösungsdomäne als Unterklassen von dieser
Ausnahmenhierarchie definieren.
Java's Ausnahmenhierarchie
Throwable
Error Exception
RuntimeException
Attributes Operations
Benutzer-definierte Ausnahmen
Jeder Ausnahmetyp ist Unterklasse von Throwable.
Error enthält alle Ausnahmen, für die es keine Ausnahmebehandlung gibt bzw. für die keine sinnvolle
Behandlung mehr möglich ist.
Exceptions sind Ausnahmen, für die es eine Ausnahmebehandlung gibt.
Laufzeitfehler
Benutzer-definierte Ausnahmen
Spezifikation der Klasse Exception
public class Exception extends Throwable {
// Beschreibung der Ausnahme.
// Voreinstellung abhängig vom Ausnahmentyp
private String description;
// Konstruktoren
public Exception();
public Exception(String s); // s überschreibt // description
// Methoden
public String getMessage();
}
Das Resultat von getMessage() ist die Beschreibung (description) der Ausnahme
Spezialiserung bei Ausnahmen
Ausnahmen sind Klassen, wir können also Unterklassen definieren.
Beispiel: Beim Prüfen von Eingaben wollen wir oft sicherstellen, dass der eingegebene Wert kleiner als ein maximaler Wert ist.
/**
* Eine IntOutOfRange-Ausnahme tritt ein, wenn die eingebene * ganze Zahl einen bestimmten Wert bound überschreitet.
*/
public class IntOutOfRange extends Exception { public IntOutOfRange () {}
public IntOutOfRange (int bound) {
super("Der Eingabewert ist größer als " + bound);
}
} Im Konstruktor von IntOutOfRange wird mit
super() der Konstruktor der Superklasse, also der Konstruktor von Exception, aufgerufen.
/**
* @pre n > 0
*/
public int mittelwert (int[] arr, int n) { int avg = 0;
for (int k = 0; k < N; k++) avg += arr[k];
avg = avg / N;
return avg;
} // mittelWert()
Erzeugung von Ausnahmen in Java
Wenn eine Ausnahme eintritt, wird ein entsprechendes Ausnahme-Objekt
"geworfen" ( throw ).
Diese Methoden-Implementierung ist noch nicht vollständig, denn
die Ausnahme muss innerhalb der Methode behandelt werden, oder
die Ausnahme muss vom Aufrufer der Methode behandelt werden.
/**
* @pre n > 0
*/
public int mittelwert (int[] arr, int n) { int avg = 0;
if (n <= 0)
throw new Exception("Fehler: Division durch 0");
for (int k = 0; k < N; k++) avg += arr[k];
avg = avg / N;
return avg;
} // mittelWert()
Ausnahmebehandlung in Java: try - catch - finally
Ein "Versuchs-Block" (try{…}) enthält Anweisungen, deren Ausführung möglicherweise eine Ausnahme verursachen kann.
Mit einem Versuchs-Block signalisieren wir unsere Bereitschaft, eventuell auftretende Ausnahmen zu behandeln.
Die eigentliche Ausnahmebehandlung fängt die von einer Anweisung im Versuchsblock geworfene Ausnahme und besteht aus einem oder
mehreren "Fang-Blöcken" (catch{…}):
Jeder Fang-Block ist für einen bestimmten Ausnahmetyp zuständig.
Die Definition von Fang-Blöcken ähnelt der Definition von Methoden, und enthält einen formalen Parameter (oft e genannt).
Der Typ des Parameters ist der Ausnahmentyp.
Der "Final-Block" (finally{…}) macht die Aufräumarbeiten.
Die Angabe eines Final-Blocks ist nicht zwingend vorgeschrieben.
Ist ein Final-Block angegeben, so wird er nach dem Versuchsblock und der
Ausnahmebehandlung ausgeführt, unabhängig davon, ob im Versuchs-Block eine Ausnahme erzeugt wurde oder nicht.
public int mittelwert( int arr[], int n ) { int avg = 0;
try { if (n <= 0)
throw new Exception("Fehler: Division durch 0");
for (int k = 0; k < N; k++) avg += arr[k];
avg = avg / N;
}
catch (Exception e) {System.out.println(e.getMessage());}
finally {}
return avg;
} // mittelWert()
Wenn n<= 0 wahr ist, wird die Ausnahme instanziiert (new Exception) und geworfen (throw).
Hier wird das Ausnahme-Objekt e an die Ausnahmebehandlung übergeben (catch).
Der Final-Block (finally) könnte hier auch entfallen, da keine "Aufräumarbeiten" durchzuführen sind.
Benutzung des try - catch - finally -Rahmens in Java
Wir wissen, dass bei der Mittelwert-Berechnung eine Ausnahme erzeugt werden kann(falls n <= 0), die wir behandeln wollen (try)
try {
if ( /* Überprüfung Invariante, Vor- oder Nachbedingung */ ) throw new ExceptionName1();
if ( /* Überprüfung Invariante, Vor- oder Nachbedingung */ ) throw new ExceptionName2();
// … weitere Überprüfungen }
catch (ExceptionName1 ParameterName) {
// Ausnahmebehandlung für ExceptionName1 }
catch (ExceptionName2 ParameterName) {
// Ausnahmebehandlung für ExceptionName2 }
// …. weitere Ausnahmebehandlungen finally {
// Aufräumarbeiten }
Behandlung von mehr als einem Ausnahmetyp
Deklaration von Ausnahmen
Methoden können die Ausnahmebehandlung an den Aufrufer der Methode delegieren.
Alle von einer Methode erzeugbaren Ausnahmen müssen in der Signatur mit dem Schlüsselwort throws deklariert sein.
Allgemeine Form der Methodendeklaration:
ErgebnisTyp f( Typ1 param_1, …, Typm param_m) throws Ausnahme_1,… , Ausnahme_n
Die Ausnahmetypen Ausnahme_1, …, Ausnahme_n sind logisch gesehen zusätzliche Ergebnisparametertypen (zu ErgebnisTyp)
Die Signatur von f hat also m Formalparameter, n Ausnahmen und ein Ergebnis
Ausnahmen gehören zur Schnittstelle einer Klasse und sind deshalb auch Teil des Vertrages:
Der Kunde darf nicht mit Ausnahmen überrascht werden, ohne zu wissen, wieso und woher sie kommen.
Der Anbieter des Vertrages muss also in der Schnittstelle spezifizieren, welche Ausnahmen die Methoden seiner Klassen erzeugen können.
public class Complex {
private double Re; // Realteil
private double Im; // Imaginärteil …
public Complex divide (Complex d)
if ((d.Re == 0.0) && (d.Im ==0.0))
… }
}
Deklaration von Ausnahmen: Beispiel
throws deklariert die Ausnahme DivisionbyZeroException
throw erzeugt die Ausnahme DivisionbyZeroException public class Complex {
private double Re; // Realteil
private double Im; // Imaginärteil …
public Complex divide (Complex d) throws DivisionbyZeroException { …
if ((d.Re == 0.0) && (d.Im ==0.0))
… }
}
public class Complex {
private double Re; // Realteil
private double Im; // Imaginärteil …
public Complex divide (Complex d) throws DivisionbyZeroException { …
if ((d.Re == 0.0) && (d.Im ==0.0))
throw new DivisionbyZeroException();
… }
}
Deklaration von Ausnahmen: 2. Beispiel
Wenn wir in einer Methode andere Methoden aufrufen, müssen wir wissen, welche Ausnahmen diese werfen können.
Diese Ausnahmen müssen wir entweder selbst behandeln oder an den Aufrufer unserer Methode weiterreichen (durch Deklaration).
Beispiel: Die Methode readline() der Klasse BufferedReader kann die Ausnahme IOException werfen.
public static void main(String[] args) throws IOException {
BufferedReader input = new BufferedReader
(new InputStreamReader(System.in));
String inputString = input.readLine();
}
IOException muss deklariert werden...
…denn readLine() kann sie werfen.
Geprüfte und Ungeprüfte Ausnahmen in Java
Java unterscheidet zwischen ungeprüften und geprüften Ausnahmen.
Ungeprüfte Ausnahme (unchecked exception): Eine Ausnahme, von der sich ein Programm normalerweise nicht erholen kann, und die man deshalb auch nicht prüfen muss.
Alle Ausnahmen vom Typ Error
Geprüfte Ausnahmen (checked exception): Eine Ausnahme, von der sich ein Programm erholen kann, und die man deshalb
behandeln muss:
Alle Klassen vom Typ Exception.
Jede Regel hat eine Ausnahme:
Obwohl RuntimeException eine Unterklasse von Exception ist, sind alle Ausnahmen vom Typ RuntimeException ungeprüfte Ausnahmen.
RuntimeException wird implizit bei jeder Methodendefinition deklariert.
Ungeprüfte Ausnahmen in Java
Ungeprüfte Ausnahmen heißen so, weil vom Java-Compiler nicht überprüft wird, ob sie deklariert sind.
Die Klasse RuntimeException und alle ihre Unterklassen sind ungeprüfte Ausnahmen.
Klassenhierarchie für RuntimeException:
ArrayIndexOutOfBoundsException StringIndexOutOfBoundsException
NumberFormatException Object
Throwable
Exception
RuntimeException
ArithmeticException ArrayStoreException ClassCastException IllegalArgumentException IllegalMonitorStateException
IndexOutOfBoundsException NegativeArraySizeException
NullPointerException SecurityException
Ungeprüfte Ausnahmen in Java: Laufzeit-Fehler
ArithmeticException ClassCastException
IllegalArgumentException NumberFormatException
IndexOutOfBoundsException
ArrayIndexOutOfBoundsException StringIndexOutOfBoundsException NullPointerException
Division durch Null oder ein anderes arithmetisches Problem
Ungültige Typ-Konvertierung eines
Objektes in eine Klasse, von der es keine Instanz ist.
Methodenaufruf mit falschen Argumenten Illegales Zahlenformat (z.B. beim
Methodenaufruf)
Ein Reihungs-oder Zeichenkettenindex ist außerhalb der Grenzen
Ein Index in einer Reihung ist kleiner als 0 oder ≥ als die Länge der Reihung
Ein Zeichenkettenindex ist außerhalb der Grenzen
Objektzugriff über null-Referenz
Wann kommen ungeprüfte Ausnahmen vor?
Beispiele (Java-Standardklassen)
Klasse Aufruf Ausnahme Beschreibung
Double valueOf(String) NumberFormatException String ist kein double Integer parseInt(String) NumberFormatException String ist kein int
String String(String) NullPointerException String ist null indexOf(String) NullPointerException String ist null
lastIndexOf(String) NullPointerException
String ist null
charAt(int) StringIndexOutOfBoundsException int ist ungültiger Index
substring(int) StringIndexOutOfBoundsException int ist ungültiger Index
substring(int,int)StringIndexOutOfBoundsException int ist ungültiger Index
Public class Statistik {
public int mittelwert( int arr[], int n ) throws ArithmeticException {
int avg = 0;
if (n <= 0)
throw new ArithmeticException("Fehler: Division durch 0");
for (int k = 0; k < N; k++) avg += arr[k];
avg = avg / N;
return avg;
} // mittelWert()
public static void main(String[] args) { int numbers[] = {10, 20, 30, 30, 20, 10};
try {
Statistik stat = new Statistik();
System.out.println( "Mittel: " +stat.mittelwert(numbers,0));
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println(e.getMessage() );
System.exit(0);
}
Hier wird die Ausnahme instanziiert und geworfen...
… und durch diesen Fang-Block behandelt.
Beispiel: Ausnahme-Erzeugung und Behandlung in Java
Der Aufruf von e.getMessage() ergibt als
Voreingestellte Behandlung von Ausnahmen in main()
Wenn es im Hauptprogramm (main()-Methode) keinen Fang-Block für eine Ausnahme gibt, dann behandelt das Laufzeitsystem von Java (die sog. Java Virtual Machine (JVM)) die Ausnahme.
public class Statistik {
public int mittelWert(int arr[], int N) { int avg = 0;
if (N <= 0)
throw new ArithmeticException(" Fehler: Mitteln von 0 Elementen ");
for (int k = 0; k < N; k++) avg += arr[k];
avg = avg / N;
return avg;
} // mittelWert()
public static void main(String args[]) { int numbers[] = {10, 20, 30, 30, 20, 10};
Statistik stat = new Statistik();
System.out.println( "Mittel: " + stat.mittelWert(numbers, 0));
} // main() } // Statistik
Kein Fang-Block für ArithmeticException, also übernimmt die JVM die Behandlung.
Ausgabe des Programms:
java.lang.ArithmeticException: Fehler: Mitteln von 0 Elementen at Statistik.mittelWert(Statistik.java:5)
at Statistik.main(Statistik.java:14)
Hier wird die Ausnahme instanziiert und geworfen...
Dokumentation von Ausnahmen in Javadoc
Ausnahmen dokumentieren wir in Javadoc mit
@exception class-name description
Der @exception-Tag muss vor der Methode stehen, für die die Ausnahme deklariert wird.
class-name muss ein voll qualifizierter Name sein.
Der Name der Ausnahme kommt in eine "Throws"-Sektion.
Eine "Throws"-Sektion wird nur für Methoden erzeugt, für die eine oder mehrere Ausnahmen deklariert sind.
Public class Complex {
private double Re; // Realteil
private double Im; // Imaginärteil …
/**
* Komplexe Division.
* @param d Divisor: Für Division muss d != 0 sein
*/
public Complex divide (Complex d) throws DivisionByZeroException { if (d.Re==0.0 && d.Im ==0.0)
throw new DivisionByZeroException();
… } }
Beispiel: Dokumentation von Ausnahmen
Deklaration der Ausnahme DivisionByZeroException
Public class Complex {
private double Re; // Realteil
private double Im; // Imaginärteil …
/**
* Komplexe Division.
* @param d Divisor: Für Division muss d != 0 sein
* @exception DivisionByZeroException: Wird erzeugt, wenn d == 0 */
public Complex divide (Complex d) throws DivisionByZeroException { if (d.Re==0.0 && d.Im ==0.0)
throw new DivisionByZeroException();
… } }
Implementation von Verträgen mit Ausnahmen 6/3/2004
1. OCL-Spezifikations-Operationen implementieren wir in Java 2. Wir untersuchen alle Vor- und Nachbedingungen nach OCL-
Prädikaten.
3. Für jedes neue OCL-Prädikat P, das wir in den Vor- und Nachbedingungen finden...
...deklarieren wir eine Java-Ausnahme J.
...schreiben wir eine Anweisung, die die Gültigkeit des Prädikats überprüft:
Bei Vorbedingungen kommt die Überprüfung an den Anfang des Methoden-Rumpfes
Bei Nachbedingungen kommt die Überprüfung an das Ende des Methoden-Rumpfes
...wird für die Überprüfung das OCL-Prädikat in einen booleschen Ausdruck B übersetzt.
...werfen wir die zugehörige Ausnahme J , wenn (B == false) wahr ist.
public boolean contains (int key){
...
}
public AVLNode find (int key) { ...
} /**
*/
public void delete (int key) { ...
}
} // AVLTree public class AVLTree {
private AVLNode root;
/**
*/
public boolean isEmpty () { return (root == null);
} /**
*/
public void insert (int key) { ...
}
Beispiel: Vertrag für AVL-Bäume
public class AVLTree { private AVLNode root;
/**
* @post result = root->isEmpty */
public boolean isEmpty () { return (root == null);
} /**
* @pre contains(key) = false * @post contains(key) = true * @post root.isAVL() = true */
public void insert (int key) { ...
}
public boolean contains (int key){
...
}
public AVLNode find (int key) { ...
} /**
* @pre contains(key) = true * @pre root.isAVL() = true * @post ...
*/
public void delete (int key) { ...
}
} // AVLTree
Implementation von isAVL()
// Java-Implementierung der OCL-Spezifikationsoperation private Boolean isAVL(AVLNode n) {
if (n.leftChild.isEmpty() && n.rightChild.isEmpty()) return true;
else if (n.leftChild.isEmpty())
return ((abs(n.hdiff) <= 1) && isAVL(n.rightChild));
else if (n.rightChild.isEmpty())
return ((abs(n.hdiff) <= 1) && isAVL(n.leftChild));
else
return ((abs(n.hdiff) <= 1) &&
isAVL(n.leftChild) && isAVL(n.rightChild));
}
Bemerkung: Bei der Berechnung von hdiff wird die Höhe eines leeren
Baum auf -1 festgelegt.
Beispiel: Implementation von delete()
public void delete (int key)
throws NotContained, NotAVLTree { if (not contains(key))
throw NotContained("Element " + key + " ist nicht im Baum");
if (not isAVL(root))
throw NotAVLTree("Der Baum ist gar kein AVL-Baum");
… // Der eigentlich Rumpf der delete() Operation….
} // delete()
Deklaration von 2 Ausnahmen:
NotContained und NotAVLTree /**
* @pre contains(key) = true * @pre root.isAVL() = true * @post ...
* @exception NotContained wird erzeugt,wenn key nicht im Baum ist.
* @exception NotAVLTree wird erzeugt,falls Baum kein AVL-Baum ist.
*/
public void delete (int key)
throws NotContained, NotAVLTree { if (not contains(key))
throw new NotContained("Element " + key + " ist nicht im Baum");
if (not isAVL(root))
throw new NotAVLTree("Der Baum ist gar kein AVL-Baum");
… // Der eigentlich Rumpf der delete() Operation….
} // delete()
Beispiel: Ausnahmebehandlung für delete()
public void myDelete (AVLtree tree, int key) { try { tree.delete(key); }
catch (NotContained e) {
Die Ausnahmen NotContained und NotAVLTree müssen nicht
mehr deklariert werden.
Mit den Ausnahmen wird die Behandlung des Vertragsbruches an den Benutzer weitergegeben.
Im Falle verletzter Vorbedingungen ist der Benutzer in der Regel auch die kompetente Stelle, um adäquat zu reagieren.
Im Beispiel wird der Aufruf von delete() in der Methode myDelete() in einen try-catch-Block eingebettet.
catch (NotAVLTree e) {
// Dieser Vertragsbruch deutet auf tiefe Inkonsistenzen hin.
// Eine Behandlung ist sicherlich schwierig ...
// Code zur Behandlung von NotAVLTree
// Dieser Vertragsbruch ist harmlos, wenn es nur darauf // ankommt, dass key nicht mehr im Baum enthalten ist.
// Dann ist hier gar nichts zu tun. Er kann aber auf // Inkonsistenzen hinweisen (wenn key im Baum enthalten // sein müsste). Dann ist hier Ursachenforschung nötig.
}
Heuristiken für Entwurf von Ausnahmen
Defensiver Entwurf: Versuchen Sie potentielle Probleme zu sehen, die die normale Folge von Ereignissen verändern.
Ein guter Ausgangspunkt sind Anwendungsfälle. Spezielle Anwendungsfälle sind gute Kandidaten für Ausnahmen.
Auch die inkorrekte Eingabe von Werten bei interaktiven Systemen lässt sich oft gut als Ausnahme modellieren.
Lokale Behandlung: Versuchen Sie, Ausnahmen möglichst lokal, d.h.
"in der Nähe" ihres Auftretens, zu behandeln.
Ausnahmen in Klassenbibliotheken: Schreiben Sie auch in der main() -Methode Fang-Blöcke
für alle Ausnahmen, die Methoden aus Klassenbibliotheken werfen könnten,
sonst überlassen Sie Ihr Schicksal den oft unverständlichen Fehler-Beschreibungen der JVM.
Ausnahmen beschreiben Ausnahme-Situationen: Benutzen Sie
Ausnahmen nicht für die Behandlung von "normalen" Situationen
( Vorlesungsblock "Ereignis-basierte Programmierung" )
Zusammenfassung
Ausnahmen sind Objekte (Instanzen von Ausnahmetypen/-klassen)
Behandlung von Ausnahmen: try - catch - finally -Rahmen
Geprüfte und ungeprüfte Ausnahmen:
Alle geprüften Ausnahmen müssen deklariert oder behandelt werden.
Benutzer-definierte Ausnahmen sind normalerweise Spezialisierungen der Klassen Exception
